超高速分子イメージングに向けたレーザートンネル電子分光法の構築

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強レーザー場によって歪められた束縛ポテンシャルを電子がトンネル透過するトンネルイオン化は，標的原子分子のイオン化軌道の特徴を反映することから，化学反応過程における電子ダイナミクスを探る手段として期待されている。ここでは，円偏光レーザー場において生成した放出電子の運動量分布にトンネルイオン化過程の特徴が現れることに着目し，その３次元運動量のイオンコインシデンス画像計測を行った。イオン化軌道の違いがトンネル電子運動量分布に与える効果について明らかにするため，同程度のイオン化ポテンシャル（Ar: 15.8 eV，H2: 15.4 eV）をもつAr（3p）およびH2（1sσg）を対象とした実験を行った。同じレーザー場強度条件のもとで比較するために混合気体を用い，電子－イオンコインシデンス計測法によってAr+またはH2+と同時に検出された光電子の運動量分布をそれぞれ計測した。また位置敏感型検出器の校正を行うことで，精密な運動量計測を実現した。ArおよびH2とも円偏光面に沿った明瞭なトーラス（ドーナツ）状の分布を示したが，トーラス主半径およびトーラス断面に現れる垂直運動量分布の幅には明瞭な差が見出された。高強度場近似（SFA）に基づく理論計算を用いてp軌道およびs軌道からイオン化した光電子の運動量分布を計算したところ，実験結果と同程度の差が得られた。これから実験で観測されたArとH2の光電子分布の違いは価電子軌道がもつ特徴の違い，特に軌道角運動量に起因していることが明らかとなった。